隨著激光加工技術越來越被金屬加工領域所認可并采用，激光加工技術也面臨著市場更高的技術要求。尤其是在激光切割領域，板材的材質和厚度極大地限制了勞動生產效率，這就要求切割設備更加智能化，設計合理化。本文將向廣大讀者介紹目前市場上兩種新型技術，即自動聚焦切割頭和交互式工作臺，都能大大的提升加工效率，提高切割質量。

自動聚焦切割頭

激光切割包含穿孔和切割過程，在進行穿孔時，無論是碳鋼還是不銹鋼，當焦點位于材料表面及其以下時，穿孔的效率較高，但是對于切割來言，碳鋼和不銹鋼是不一樣的。當切割不同厚度的材料，焦點距板材表面的深度也不同，需根據板材種類和厚度及時調整。

僅就穿孔過程，對厚板而言，最佳穿孔方案為焦點位置從始至終在變化，以實現最高效穿孔。常規切割頭，針對不同材質、不同厚度的切割板材，需要人工調整焦點高度，不能實現穿孔過程中的焦點實時變化，設定固定的穿孔時間，造成整個過程多次人工干預，無法實現智能控制，無法實現高質量和高效率的切割。經過多年的研究與積累，奔騰激光在切割頭技術上取得了巨大的突破，成功推出了一款自動聚焦切割頭（圖1）。

圖1自動聚焦切割頭

自動聚焦切割頭運用于光纖激光切割機，其主要特征在于：采用穿孔檢測單元和自動調焦鏡片系統，從而實現整個切割過程的智能控制，無需過程的人工控制。

穿孔檢測單元用于激光器穿孔過程的監視，這個單元包括分析前置放大器和三個傳感器，其基本工作機理為：在穿孔過程中（沒有穿透時），光在材料表面形成反射，位于切割頭內的光敏傳感器檢測反射光的強弱，并產生電信號，根據該信號來控制穿孔功率的大小并檢測穿孔是否完成。具體檢測的參數為：⑴控制穿孔功率，在軟件設置中，通過參數來控制穿孔的基準功率，并在穿孔過程中，實時改變穿孔功率的大小。具體來說，在穿孔參數設置時，設定一定的頻率和占空比，在穿孔的過程中，改變電流值來改變功率達到既快速又不爆孔的目的。⑵穿孔完成監測，在穿孔過程中，如果檢測到反饋電壓值低于預先所設置值，則認為穿孔已經完成，如果設定值越低，則穿孔時間越長，對應的穿孔完成情況越好，反之，穿孔越快，有可能在切割時產生爆孔現象。

自動調焦鏡片系統是利用自調焦反射鏡片改變光斑的發散角來實現對焦點控制的，其中，調焦反射鏡片不是一個平面鏡片，而是一個微微彎曲的鏡片，而其彎曲曲率是可以通過氣壓即時調整的。激光通過這種特殊的鏡片可改變光斑的大小。CNC控制系統在激光加工時，根據不同的加工位置坐標即時調整光斑大小，從而保證整個光路在切割幅面上的一致性。自動調焦鏡片系統可以讓穿孔和切割在不同的焦點下進行。

由此可以看出，此款切割頭優點在于：

⑴穿孔過程焦點位置隨時可調，同時通過功率調整，可智能實現最佳穿孔方案，保證高質量和高效率穿孔，過程無需人工干預。

⑵穿孔過程實時監控，出現任何異常可實現智能報警直至停機。

⑶穿孔完成后無需等待時間，即刻進入切割過程，過程無需人工干預，杜絕因穿孔時間設定過短無法完成穿孔或時間設定過長效率低下的現象。

⑷對應不同材質和厚度的板材，直接調用切割數據庫，無需手工調整焦點位置。

交互式工作臺

為提高設備生產效率，一般激光切割機配備有交換工作臺系統，含兩個工作臺：一個工作臺用于切割，另一個工作臺在切割區域外用于上、下料。由于切割頭上下高度調整機構（一般稱為Z軸）結構限制，高度調整行程不可能很大，這就要求在切割位置，無論哪一個工作臺必須處于同一水平高度。

常規結構的交換工作臺系統，實現工作臺交換時，上下工作臺必須層疊于尾端交換工作臺上，然后通過獨立的升降機構選擇上或者下工作臺將被牽引至切割位置。

以下工作臺位于切割位置為例，常規交換工作臺系統的標準交換過程為：下工作臺后移至交換工作臺上，然后交換工作臺下降，然后上工作臺前移至切割位置，交換時間為兩個工作臺移動時間和一個上升（下降）時間，一般為50秒。為了提高切割效率，減少工作臺交互時間，奔騰激光設計了一種新的工作臺交互系統（圖2），其結構主要包括：下平移工作臺、上升降工作臺、下平移工作臺軌道、上升降工作臺軌道和工作臺交換驅動系統等幾個部分。

圖2 交互式工作臺

工作臺交換過程開始時，兩個工作臺在高度上處于同一水平面，此高度定義為工作高度，假定此時位于工作區域的是下平移工作臺。交換開始后，下平移工作臺水平后移，同時位于尾端的上升降工作臺整體呈20°向上傾斜前移并上移至一定高度，上移的空間足夠讓下平移工作臺通過，然后上升降工作臺在此高度上向前平移，此時下平移工作臺后端與上升降工作臺前端層疊，兩工作臺繼續相向移動，直至下平移工作臺前端和上升降工作臺尾端層疊，上升降工作臺開始整體呈20°向下傾斜前移并下移至工作高度，完成交換。

若位于工作區域的是上升降工作臺，交換開始后，上升降工作臺整體呈20°向上傾斜后移并上移至一定高度，上移的空間足夠讓下平移工作臺通過，同時位于尾端的下平移工作臺前移，然后上升降工作臺在此高度上向后平移，此時下平移工作臺前端與上升降工作臺后端層疊，工作臺繼續相對移動，直至下平移工作臺后端和上升降工作臺前端層疊，上升降工作臺開始整體呈20°向下傾斜后移和下移至工作高度，完成交換。

下平移工作臺軌道用于下平移工作臺移動時的平移導向，上升降工作臺軌道用于上升降工作臺上升、平移和下降移動導向，兩個工作臺始終運行于不同的軌道。本工作臺交換驅動系統上的滾輪同時驅動下平移工作臺和上升降工作臺，實現兩個工作臺同步運動。

由此可以看出，此工作臺交互系統優點在于：

⑴無獨立的升降裝置，結構簡單，無升降等待時間。

⑵兩個工作臺同步移動，減少一個工作臺全行程運行時間。

⑶兩個工作臺運行于不同的導向軌道中，易于調節高度和升降位置。

⑷工作臺交互式交換系統將交換循環時間提高到20秒，極大地提高了工作效率。